TALLER PONENCIA1[1]

Una propuesta didáctica para la enseñanza y el aprendizaje
del concepto sustancia en la educación básica y media
A didactic proposal to learning and teaching the concept of substance
in junior and high school
Adriana María Valderrama
Gladys Lamus
I.E. Félix de Bedout
I.E. Concejo de Medellín
[email protected]
[email protected]
María Ofelia Rivera
I.E. José Félix de Restrepo
[email protected]
1. Introducción
En nuestro que hacer pedagógico cotidiano nos hemos encontrado con una dificultad en la
enseñanza y el aprendizaje del concepto sustancia, fundamental en la Química. Su significado
es obviado al tratar de reducir su enseñanza a una definición, casi siempre incompleta,
ambigua, con imprecisiones y a unos cuantos ejemplos aislados. Tradicionalmente, este
concepto se ha trabajado solapado con el concepto de materia y no estructurado en un
conjunto de relaciones con otros conceptos que le son afines y necesarios para su
comprensión, como son los significados para mezcla, solubilidad, composición,
homogeneidad y metodologías de separación entre otros.
Es una necesidad educativa de aula en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias
naturales, en la educación básica y media, repensar la enseñanza y el aprendizaje del concepto
sustancia. Es por esto que un grupo de maestros interesados y participantes en el Grupo
MEQ1, hemos analizado las dificultades de aprendizaje de grupos de estudiantes para los
conceptos: material, sustancia, mezcla, homogeneidad, heterogeneidad, composición y
solubilidad. Con base en este estudio se ha propuesto y desarrollado una secuencia de
actividades didácticas potencialmente significativas, con el propósito de mejorar la práctica
pedagógica de aula y permitir a los estudiantes una interacción que les facilite el progreso
conceptual de significados químicos pertinentes para estos niveles. El desarrollo de las
actividades se acompaña de un texto, de aproximadamente dos páginas, donde se explicitan
los significados y sus relaciones conceptuales.
La Epistemología del concepto sustancia la inscribimos en una aproximación a la noción de
perfil epistemológico de Bachelard (1993) con el propósito de percibir el espectro filosófico
para su enseñanza y aprendizaje significativo (200) en la perspectiva de trascender del nivel
del realismo ingenuo al de la racionalidad de dicho concepto y al de la superracionalidad. Este
perfil a la manera de Jensen (1996) es posible de conceptuar en tres categorías: molar,
molecular y eléctrico como se detalla en la tabla 1. Una relación conceptual del concepto
sustancia para el primer nivel de aprendizaje de nuestro interés se detalla, a modo de esquema,
en la tabla 2.
1
Esta propuesta es un resultado del Grupo Metodología de la Enseñaza de la Química MEQ, U. de A., Facultad de Ciencias
Exactas y Naturales, Instituto de Química. Experienciada en las respectivas instituciones educativas en los grados sexto y
séptimo.
Esta propuesta se inscribe en el trabajo con colecciones de materiales, como una clase de
situaciones que crece en complejidad y constituye una tríada, al modo de Verganud (200 ),
para facilitar el aprendizaje significativo al integrarla con los significados y la utilización del
lenguaje natural y del lenguaje químico, en la mirada de progresar a clases de sustancias y a la
caracterización por un conjunto de propiedades y el reconocimiento de las funciones químicas
para realizar la transición a la conceptualización molecular y al progresivo dominio del
concepto sustancia en sus diferentes grados de abstracción.
Tabla 1: Categorías de la Química
Sustancia y comportamientos
químicos
Molécula
Molar
Núcleos y
electrones
Molecular
Eléctrico
Tabla 2: relaciones concepto sustancia
Mezcla
Material
Sustancia
Solubilidad
Heterogénea
Homogénea
Metodologías de separación
2.0
DESARROLLO
2.1
¿Qué sabes sobre los materiales?
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2.2
Materiales del aula
En la vida cotidiana interactuamos con diversos materiales. ¿En tu aula de clase qué materiales
hay? Completa la tabla 3 con los nombres de algunos materiales percibidos.
TABLA 3: lista de materiales del aula
MATERIAL
NOMBRE
FASE SÓLIDA
FASE LÍQUIDA
FASE GASEOSA
2.2
Colección de materiales
La colección de materiales es una clase de situación química para iniciar el aprendizaje de las
sustancias y del lenguaje químico para referirse a éstas. La tabla 4 identifica la colección
inicial.
Tabla 4: colección de materiales
Agua destilada Agua potable Leche
NaCl(s) (cloruro de sodio comercial)
CuSO4·5H2O(s) (sulfato de cobre
pentahidratado comercial)
2.3
S8(s) (Azufre, octazufre sólido); Gaseos
{H2O(l), colorante, endulzante, CO2(g)};
Alcohol
antiséptico:
{C2H5OH(l),
H2O(l)} {C2H5OH(ac)}
Etanol:
C2H5OH(l)
Cobre metálico Cun (varias clases);
Latas de aluminio, papel de aluminio;
Aire: {N2(g), O2(g),
};
Hierro
metálico Fen
(varias clases de
presentación); {S8(s), Fen (limaduras)}
Interacción con la colección de materiales
Identifica los materiales de la colección y completa la tabla 5.
Tabla 5: materiales de la colección
MATERIAL
APARIENCIA
APARIENCIA
NOMBRE
HOMOGÉNEA
HETEROGÉNEA
FASE SÓLIDA
FASE
FASE
LÍQUIDA
GASEOSA
Los materiales que enunciaste se constituyen a su vez de otros materiales llamados sustancias.
Estudiemos la composición de los siguientes materiales y anota esta información en la tabla 6:
leche, cloruro de sodio sólido NaCl ( s ), agua líquida H2O ( l ), gaseosa, aire, Cun agua
destilada H2O; sulfato de cobre sólido CuSO4 ( s )
Tabla 6: composición de materiales
MATERIAL (NOMBRE)
2.4
COMPOSICIÓN (%)
SUSTANCIAS
CONSTITUYENTES
Material: mezcla y sustancia
De acuerdo a la información de la tabla 6 responde las siguientes preguntas:
a. ¿Se constituyen los materiales de un componente o de varios?-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------b. ¿Qué significa que unos materiales tengan varios componentes y otros sean un solo
componente?-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
c. ¿Qué significa que unos materiales tengan apariencia homogénea y otros heterogénea?----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Resolver esta situación requiere de tu disposición con el aprendizaje significativo de los
conceptos material, sustancia y mezcla.
Un material para el cual su composición se identifica con un único material lo nombramos
sustancia y un material constituido de varias sustancias lo denominamos mezcla. De acuerdo
con tu nuevo conocimiento, clasifica los materiales de la colección anterior como sustancia o
como una mezcla de sustancias, decide sobre la apariencia homogénea y completa la tabla 7.
Tabla 7: sustancia y mezcla
MATERIAL
SUSTANCIA
Homogénea
Heterogénea
MEZCLA
Homogénea Heterogénea
Las sustancias y las mezclas son materiales con los cuales interactuamos en la vida cotidiana,
por ejemplo:
Mezclas: ---------------Sustancia: -------------
----------------------------------
------------------ ------------------- ------------------------------------ ---------------------
----------
Escribe tu significado para sustancia:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Escribe tu significado para mezcla----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hasta acá hemos verificado que una sustancia es un material de apariencia homogénea, a su
vez, algunas mezclas pueden ser también de apariencia homogénea. Entonces, ¿Cómo
diferenciar dos materiales uno que es una sustancia y otro que es una mezcla homogénea?
2.5
Reunamos las siguientes sustancias
Reunimos cantidades determinadas de sustancias mediante la operación de mezclar y
formamos otros materiales denominados mezclas.
A)
2.0 ml de Etanol C2H5OH(l) y 2.0 ml de agua líquida H2O(l)
B)
2.0 ml de Etanol C2H5OH(l), y 5.0 ml de agua líquida H2O(l)
C)
1.0 g Cloruro de sodio NaCl(S) y 10.0 ml agua líquida H2 O(l)
D)
4.0 g Cloruro de sodio NaCl(S) y 10.0 ml agua líquida H2O( l )
E)
2.0 g de Sulfato de cobre pentahidratado CuSO4·.5H2O(s) y 10.0 ml de agua líquida
H2O(l)
F)
4.0 g de Sulfato de cobre pentahidratado CuSO4·.5H2O(s) y 10.0 ml de agua líquida
H2O(l) .
G)
1.0 g de octazufre S8(s) y 0.1 g de limaduras de hierro Fe(s
De acuerdo a cada operación antes realizada completa la tabla N° 8
Tabla 8: Mezcla homogénea y heterogénea
MEZCLA
FASE(S) Y CLASE(S)
HOMOGÉNEA
HETEROGÉNEA
Cantidad (g)
A
B
C
Escribe conclusiones según los datos de la tabla 8 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------¿Qué has avanzado con respecto al significado de apariencia homogénea y apariencia
heterogénea?------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Escribe tu significado para mezcla homogénea y para mezcla heterogénea-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------¿Una sustancia es de apariencia homogénea? Argumenta----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------¿Una mezcla puede ser de apariencia homogénea? Argumenta-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Al reunir sustancias hemos realizado la operación de mezclar, necesaria ésta para diferenciar
una sustancia (material de apariencia homogénea) de una mezcla también de apariencia
homogénea.
¿Mezclar cualesquier cantidad de sustancias dará lugar a una mezcla homogénea? -----Argumenta---------------------------------------------------------------------------------------------------Reunimos cantidades de sustancias, cada una es un material de apariencia homogénea (mezcla
homogénea). Reunidas dos sustancias, obtenemos una mezcla o material también de
apariencia homogénea cuya cantidad es la suma de las cantidades mezcladas. ¿Cuándo la
reunión de cantidades de sustancias cambia a apariencia heterogénea? --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Escribe diferencias entre mezcla homogénea y mezcla heterogénea-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------El concepto de composición se refiere a cantidad de la sustancia en una mezcla y a cantidad de
la mezcla. Nótese como en contextos similares (p, T, constante) la composición de una mezcla
es variable, esto es, dos componentes se pueden mezclar en diferentes cantidades y es posible
mantener constante la cantidad de mezcla o variarla.
Reflexiona las situaciones anteriormente trabajadas. Y ¿Qué significamos como composición
de una sustancia? ¿Es ésta variable o invariable? ¿Quién constituye a la sustancia?
Es común encontrar mezclas homogéneas de dos componentes, uno llamado soluto y otro
solvente. Se denomina soluto a la sustancia en menor cantidad y solvente a la sustancia con
mayor cantidad en la mezcla. Por ejemplo, en NaCl(ac), el agua es el solvente y el cloruro de
sodio es el soluto; en C2H5OH(ac), el agua es el solvente y el etanol el soluto; en NaCl(alc), el
etanol es el solvente y el cloruro de sodio el soluto.
Para las mezclas de la tabla 8, identifica solvente y soluto y completa la tabla 9.
Tabla 9: Mezcla homogénea y heterogénea
MEZCLA
HOMOGÉNEA
HETEROGÉNEA
SOLVENTE
SOLUTO
Cantidad (g)
A
B
C
Discute si cantidades de soluto y de solvente tienen límites para preparar una mezcla
homogénea-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------El límite de una mezcla homogénea lo decide la solubilidad expresada ésta como la máxima
cantidad de soluto disuelto en 100 gramos de solvente a temperatura constante.
La sustancia es un material homogéneo de composición invariable como una relación
cualitativa y cuantitativa entre los elementos que la constituyen en contextos de presión y
temperatura.
Bajo estas condiciones existen millones de materiales que son mezclas, algunas son muy
conocidas como: madera, ladrillos, arena, cemento, sal de cocina, arroz, azúcar, varillas de:
hierro aluminio ó acero, seda, fibra sintética entre otras. Son entonces innumerables mezclas
utilizadas en la industria para tratar la materia prima y obtener así nuevos producto según en
una diversidad de presentaciones.
Recordemos, dos ó más sustancias las podemos reunir mediante la operación de mezclar para
formar mezclas, por ejemplo: el agua de mar, está constituida por una mezcla de agua y varias
sales disueltas como el cloruro de sodio NaCl, cloruro de potasio KCl, entre otras. Completar
con otros ejemplos
2.6
Actividad de consolidación: Elabora un mapa conceptual con los conceptos
homogeneidad, material, mezcla, solubilidad, sustancia, composición, heterogeneidad.
Socializar y consensuar
2.7 ¿Qué aprendiste? ¿Qué dejaste de aprender? ¿Qué te fue interesante?------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3.0 Bibliografía
- Bachelard, G. [1993 (1940)], La Filosofía del No, Amorrortu editores, Tercera reimpresión,
Buenos Aires, págs. 121 (Traducción del Francés Noemí Fiorito de Labrune).
- Jensen, W. B. (1998), Logic, History, and the Chemistry Textbook I, Does Chemistry have a
Logical Structure?, Journal of Chemical Education, 75, 6, 679 – 685.
- Moreira, M. A. (2000), Aprendizaje Significativo: Teoría y Práctica, Aprendizaje Visor,
Madrid, págs. 100.
- Moreira, M. A. (2002), A Teoría dos Campos Conceituais de Vergnaud, Investigações em
Ensino de Ciencias, 7, 1, Site: http://www.if.ufrg.br/public/ensino/revista.htm